Министерство образования и науки Российской Федерации

Кубанский государственный университет м.А. Жужа, е.Н. Жужа, г.П. Ильченко

ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ

ЭЛЕКТРОНИКА

Лабораторные работы

Краснодар

2014

УДК 621.38 (075.8)

ББК 32.852 я 73

Ж 838

Рецензент:

Доктор физико-математических наук, профессор

В.А. Исаев

Жужа, М.А., Жужа, Е.Н., Ильченко, Г.П.

Ж 838 Полупроводниковая электроника: лабораторные работы / М.А. Жужа, Е.Н. Жужа, Г.П. Ильченко. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2014. 43 с. 100 экз.

Приводятся описания четырех лабораторных работ по полупроводниковой электронике. Рассмотрены режимы работы, функциональные возможности и электрические характеристики биполярных и полевых транзисторов, а также операционного усилителя. Даны примеры применения этих приборов в элект­ронных устройствах различного назначения.

Адресуются студентам физико-технических направлений.

УДК 621.38 (075.8)

ББК 32.852 я 73

 Кубанский государственный

университет, 2014

Предисловие

Предлагаемое издание предназначено для студентов старших курсов физико-технических направлений, изучающих полупроводниковую электронику.

Цель издания – рассмотреть режимы работы, функциональные возможности и электрические характеристики биполярных и полевых транзисторов, а также операционного усилителя.

Учебно-методический материал представлен описаниями четырёх лабораторных работ, для выполнения которых достаточно экспериментальных навыков, сформированных в общем физическом практикуме по «Электричеству и магнетизму». Данные лабораторные работы по полупроводниковой электронике продолжают знакомить студентов с экспериментальными исследованиями полупроводниковых приборов, начатыми ранее в практикуме по «Физике полупроводников». При выполнении лабораторных работ студенты получат новые знания, которые будут им полезны в дальнейшей учёбе для лабораторного практикума по «Схемотехнике».

Лабораторные работы основаны на лекционном курсе «Полупроводниковая электроника». Особенностью данного издания является то, что усилена теоретическая часть в описаниях лабораторных работ. Кроме того, приводится много практических схем, показывающих применение исследуемых полупроводниковых приборов в элект­ронных устройствах различного назначения.

Биполярный транзистор и схемы на его основе

Цель лабораторной работы: изучение основных характеристик биполярного транзистора и типичных схем его включения.

Оборудование: макетная панель, монтажные проводники, миллиамперметр, вольтметр, источник питания 10 В, осциллограф.

Краткая теория Режимы работы транзистора

Б иполярный транзистор – это электронный прибор, имеющий три вывода и два p-n-перехода. Условное обозначение транзистора n-p-n-типа показано на рис. 1. Для работы транзистора на его переходы подают внешние напряжения. В зависимости от полярности этих напряжений каждый из переходов может быть включен либо в прямом, либо в обратном направлении.

Существуют четыре режима работы биполярного транзистора. Режим отсечки (закрытое состояние) осуществляется тогда, когда оба p-n-перехода закрыты. В этом случае прямые токи через транзистор не текут, а существуют только слабые обратные токи p-n-переходов в пределах нескольких микроампер. При режиме насыщения оба перехода открыты (смещены в прямом направлении). В активном режиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт. Если же эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный в прямом (коллектор и эмиттер меняются местами), то транзистор работает в инверсном (обращённом) режиме.

Рассмотрим для транзистора типичную схему включения с общим эмиттером, изображенную на рис. 2 (стрелками показаны направления базового и коллекторного токов). Для кремниевых транзисторов прямое падение напряжение на открытом p-n-переходе (эмиттерном или коллекторном) составляет около 0,6 В. Чтобы транзистор открылся, ему необходимо либо подать ток в базу I_Б, либо приложить между эмиттером и базой напряжение U_БЭ больше 0,6 В. Если в цепи базы течет достаточно большой ток (для маломощных транзисторов 0,1–1 мА), то транзистор переходит в режим насыщения. При этом через транзистор текут максимально возможные базовые и коллекторные токи, ограниченные только резисторами R_Б и R_К. Напряжение между коллектором и эмиттером U_КЭ насыщенного транзистора становится близким к нулю (меньше 0,1–0,2 В).